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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sensor-Anordnung eines Fahrzeugs sowie ein Verfahren zur Adressierung von Sensoren einer Sensor-Anordnung.
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Bekannt sind Sensor-Anordnungen für Assistenzsysteme von Fahrzeugen, wie beispielsweise Einparkassistenz-Systeme, welche eine Vielzahl an üblicherweise identischen Ultraschallsensoren umfassen. Vor einer Erstinbetriebnahme des Assistenzsystems oder bei Ersatz einzelner Sensoren ist eine korrekte Adressierung der Sensoren notwendig, um die Sensordaten jedes Sensors einer eindeutigen Position relativ zu den anderen Sensoren zuordnen zu können. Hierfür ist üblicherweise eine aufwändige Hardware und/oder ein komplexer Kalibrierungsprozess erforderlich.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Sensor-Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 zeichnet sich demgegenüber dadurch aus, dass auf besonders einfache Art und Weise und mit einfacher und kostengünstiger Hardware eine Adressierung von Sensoren möglich ist. Dies wird erreicht durch eine Sensor-Anordnung, umfassend eine Steuervorrichtung, eine Vielzahl an Sensoren, einen Datenbus, welcher zur Datenübertragung jeden Sensor mit der Steuervorrichtung verbindet, und eine Versorgungsleitung, welchen jeden Sensor zur Spannungsversorgung mit der Steuervorrichtung verbindet. Vorzugsweise wird die Spannungsversorgung der Sensoren hierbei so verstanden, dass eine elektrische Energiequelle zur Bereitstellung der Spannungsversorgung der Sensoren in die Steuervorrichtung integriert ist. Bevorzugt kann alternativ auch eine zur Steuervorrichtung separate elektrische Energiequelle zur Bereitstellung der Spannungsversorgung der Sensoren vorgesehen sein, wie beispielsweise eine Fahrzeugbatterie. Beispielsweise kann bei einer solchen separaten Energiequelle die Spannungsversorgung der Sensoren über die Steuervorrichtung erfolgen, wobei die Steuervorrichtung insbesondere eingerichtet ist, die Spannungsversorgung zu unterbrechen und an die Sensoren durchzuschalten. Vorzugsweise sind sämtliche Sensoren dabei in Parallelschaltung mit der Steuervorrichtung mittels der Versorgungsleitung und/oder mittels des Datenbusses verbunden. Weiterhin umfasst die Sensor-Anordnung eine Adressierleitung, welche jeweils zwei am Datenbus aufeinanderfolgende Sensoren in Serie miteinander verbindet. Das heißt, bezüglich der Adressierleitung sind sämtliche Sensoren in Serie mit der Steuervorrichtung verbunden. Mittels der Adressierleitung erfolgt dabei eine sequenzielle Signalübertragung eines Adressierungssignals zwischen den Sensoren. Insbesondere kann das Adressierungssignal mittels der Adressierleitung sämtliche Sensoren der Reihe nach, vorzugsweise ausgehend von der Steuervorrichtung, durchlaufen. Die Steuervorrichtung ist dabei eingerichtet, basierend auf der sequenziellen Signalübertragung des Adressierungssignals jedem Sensor eine individuelle geographische Adresse zuzuweisen. Alternativ oder zusätzlich ist jeder Sensor eingerichtet, sich selbst eine individuelle geographische Adresse basierend auf der sequenziellen Signalübertragung des Adressierungssignals zuzuweisen. Als geographische Adresse wird dabei eine Adresse angesehen, mittels welcher die Steuervorrichtung eine Reihenfolge der Anordnung der Sensoren am Datenbus erkennen kann.
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Mit anderen Worten weist die Sensor-Anordnung zusätzlich zum Datenbus und zur Versorgungsleitung die Adressierleitung auf, welche die Sensoren, insbesondere Teile der Sensoren, bezüglich der Steuervorrichtung in Serie miteinander verbindet. Bei einer Übertragung des Adressierungssignals auf der Adressierleitung kann dieses Adressierungssignal somit sequenziell, also nacheinander, jeden Sensor durchlaufen. Dadurch können die verschiedenen Sensoren anhand des sequenziellen Durchlaufens des Adressierungssignals voneinander unterschieden werden. Insbesondere kann hierdurch eine Reihenfolge der nacheinander von dem Adressierungssignal zu durchlaufenden Sensoren ermittelt werden. Basierend auf dieser Information kann jedem der Sensoren eine individuelle geographische Adresse zugewiesen werden, sodass die von dem Sensor erzeugten Sensordaten eindeutig einem Ort am Datenbus zugeordnet werden können. Die geographischen Adressen der Sensoren können dabei zentral mittels der Steuervorrichtung vergeben werden. Alternativ oder zusätzlich kann jeder Sensor sich selbst oder sämtlichen Sensoren die geographische Adresse zuweisen.
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Dadurch kann die Sensorvorrichtung den Sensordaten, welche von einem bestimmten Sensor über den Datenbus übermittelt werden, eindeutig einen vordefinierten Ort am Datenbus zuweisen. Vorzugsweise kann die Steuervorrichtung, beispielsweise wenn die Sensor-Anordnung Teil eines Parkpilot-Systems ist, hierdurch erkennen, welcher der Sensoren an welcher Position in einer Stoßfänger-Verkleidung des Fahrzeugs angeordnet ist. Dadurch kann beispielsweise eine Richtung eines Hindernisses, welches im Umfeld des Fahrzeugs erfasst wurde, ermittelt werden. Beispielsweise kann hierdurch mittels der Steuervorrichtung ein Anzeigedisplay mit lateraler Auflösung, zur visuellen Anzeige des Ortes des Hindernisses, angesteuert werden.
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Insbesondere wird hierbei vorausgesetzt, dass eine Topologie des Datenbusses bekannt ist. Mit anderen Worten weist die Sensor-Anordnung mehrere Sensoraufnahmen auf, an welchen jeweils ein Sensor, insbesondere entlang einer Richtung des Datenbusses, angeordnet ist, wobei die Sensoraufnahmen an vordefinierten/vorbekannten Positionen relativ zueinander angeordnet sind.
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Die Sensor-Anordnung bietet dabei den Vorteil, dass bei eindeutiger geographischer Zuweisbarkeit von geographischen Adressen an die Sensoren eine parallele Verdrahtung sämtlicher Sensoren bezüglich der Versorgungsleitung möglich ist. Dadurch ist es beispielsweise nicht erforderlich, dass die Versorgungsleitung über Schaltelemente oder dergleichen durch jeden Sensor hindurchgeschleift werden muss, was zu Verlusten führen kann. Eine derartige direkte Verbindung jedes Sensors selbst mit der Versorgungsleitung bewirkt, dass jeder Sensor eine optimale Spannungsversorgung erhält. Insbesondere haben Innenwiderstände der Sensoren oder Bauteile der Sensoren keinen oder nur geringen Einfluss auf die Spannungsversorgung der Sensoren. Dadurch wird ermöglicht, dass nahezu beliebig viele Sensoren am Datenbus miteinander verkettet werden können.
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Der Datenbus kann vorzugsweise eine einzige Datenleitung aufweisen, mit welcher jeder der Sensoren verbunden ist. Alternativ kann der Datenbus auch zwei oder mehr Datenleitungen aufweisen, wobei jeder Sensor mit jeder Datenleitung verbunden ist.
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Die Sensoren sind vorzugsweise identisch ausgebildet, wobei vorzugsweise jedoch jeder Sensor eine individuelle Sensorkennung, wie beispielsweise eine individuelle Seriennummer, aufweisen kann.
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Durch die Verbindung der Sensoren mit der Steuervorrichtung über einen Datenbus kann somit bei besonders geringem Hardwareaufwand, insbesondere ohne dass eine separate Verkabelung jedes Sensors mit der Steuervorrichtung über eine separate Leitung notwendig ist, mit der Steuervorrichtung kommunizieren. Ein weiterer Vorteil, der sich hierdurch ergibt, ist, dass ein einfacher Austausch von baugleichen Sensoren ermöglicht wird, wobei der ausgetauschte Sensor automatisch und auf einfache Weise adressiert werden kann.
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Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Bevorzugt weist jeder Sensor einen Adressier-Eingangspin und einen Adressier-Ausgangspin auf, welche zur Verbindung mit der Adressierleitung, insbesondere mit Teilstücken der Adressierleitung, ausgebildet sind. Vorzugsweise weist jeder Sensor ferner einen, insbesondere bidirektionalen, Daten-Pin, zur Verbindung mit dem Datenbus, und einen Versorgungs-Eingangspin, zur Verbindung mit der Versorgungsleitung, auf. Das heißt, die Sensoren weisen jeweils einen zusätzlichen Pin für einen Eingang und Ausgang des Adressierungssignals auf, um auf einfache Weise die sequenzielle Signalübertragung über alle Sensoren in Serie zu ermöglichen. Insbesondere ist jeweils ein Adressier-Ausgangspin mit dem jeweiligen Adressier-Eingangspin des am Datenbus nachfolgend angeordneten Sensors verbunden.
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Besonders bevorzugt ist der Adressier-Eingangspin des ersten Sensors am Datenbus mit der Versorgungsleitung verbunden. Als erster Sensor wird dabei derjenige Sensor angesehen, welcher am Datenbus am nächsten zu der Steuervorrichtung angeordnet ist. Durch die Verbindung mit der Versorgungsleitung kann somit ein Spannungssignal als Adressierungssignal mittels der Adressierleitung übertragen werden. Dadurch ergibt sich eine besonders einfache und kostengünstige Konstruktion der Sensor-Anordnung. Insbesondere kann hierdurch eine besonders kurze Leitung verwendet werden, welche von der Versorgungsleitung abzweigt und mit dem Adressier-Eingangspin des ersten Sensors verbunden ist.
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Vorzugsweise ist der Adressier-Eingangspin des ersten Sensors am Datenbus, insbesondere direkt, mit der Steuervorrichtung verbunden. Dadurch kann die Steuervorrichtung direkt das Adressierungssignal erzeugen und somit den Adressierungsvorgang besonders gezielt steuern und beeinflussen. Weiterhin kann die Steuervorrichtung eingerichtet sein, vielfältige Arten an Adressierungssignalen zu erzeugen, um eine optimal auf den Einsatzzweck angepasste sequenzielle Signalübertragung zwischen den Sensoren zu erzielen.
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Weiter bevorzugt ist die Steuervorrichtung eingerichtet, ein Taktsignal in der Adressierleitung zu erzeugen, um die Sensoren miteinander zu synchronisieren und/oder um die Sensoren mit der Steuervorrichtung zu synchronisieren. Dadurch kann zusätzlich zu einer besonders einfachen Adressierung erreicht werden, dass die Sensoren untereinander und/oder mit der Steuervorrichtung synchronisiert werden, was sich besonders günstig auf einen optimalen Betrieb, beispielsweise für eine Kreuzechodetektion, der Sensor-Anordnung auswirkt.
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Bevorzugt weist jeder Sensor eine Schaltvorrichtung auf, welche eingerichtet ist, das Adressierungssignal an den nächsten Sensor am Datenbus durch zu schalten. Die Schaltvorrichtung kann vorzugsweise ein einfacher Schalter sein, wie beispielsweise ein n-Kanal-MOS-FET. Besonders vorteilhaft ist dabei, dass mittels der Adressierleitung lediglich ein einfaches Signal zu übertragen ist, wodurch insbesondere die Schaltvorrichtungen nicht ausgelegt sein müssen, um hohe Ströme zu tragen. Dadurch können die Schaltvorrichtungen und somit auch die Sensoren besonders einfach und kostengünstig hergestellt werden. Alternativ zu einem einfachen Schalter kann die Schaltvorrichtung auch eine komplexe Logik aufweisen, welche zur Durchführung bestimmter Signalverarbeitungen ausgebildet ist. Beispielsweise kann die komplexe Logik ausgebildet sein, um Pulssignale zu erzeugen.
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Besonders bevorzugt ist die Schaltvorrichtung jedes Sensors eingerichtet, ein individuelles Adressierungssignal auszugeben. Insbesondere wird das auszugebende Adressierungssignal dabei basierend auf dem Adressierungssignal des am Datenbus vorher angeordneten Sensors modifiziert, also beispielsweise als Abwandlung des jeweils empfangenen Adressierungssignals erzeugt. Besonders bevorzugt ist es dabei, wenn die Schaltvorrichtung eine komplexe Logik aufweist, welche ausgebildet ist, im Ansprechen auf den Empfang des Adressierungssignals dieses zu verändern, beispielsweise eine Anzahl an Pulsen eines Pulssignals zu inkrementieren.
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Bevorzugt sind die Sensoren Ultraschallsensoren. Die Sensor-Anordnung ist somit insbesondere ein Ultraschall-System, welches zur Abstandserfassung verwendet werden kann. Beispielsweise kann die Sensor-Anordnung zur Abstandserfassung für ein Parkpilotsystem oder ein anderes Fahrerassistenzsystem dienen. Vorzugsweise sind die Ultraschallsensoren an festen Positionen in einem Verkleidungsteil des Fahrzeugs befestigt. Insbesondere sind die Ultraschallsensoren dabei in einer Stoßstange des Fahrzeugs befestigt, wobei pro Stoßstange bevorzugt mindestens 2 und maximal 12 Ultraschallsensoren vorgesehen sind.
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Weiter bevorzugt weist die Versorgungsleitung und/oder der Datenbus eine einstückige Leitung auf, wobei jeder Sensor mittels eines Verbindungselements mit der einstückigen Leitung verbunden ist. Insbesondere kann das Verbindungselement somit eine Verbindungsleitung und einen sogenannten Spleiß, welcher zur Verbindung der Verbindungsleitung mit der einstückigen Leitung ausgebildet ist, aufweisen. Dadurch kann eine besonders hohe Flexibilität der Sensor-Anordnung bereitgestellt werden, da beispielsweise die Sensoren eine beliebige Anzahl an Sensoren an beliebigen Stellen der einzigen Leitung „angespleißt“ werden kann, ohne dass beispielsweise ein Austausch der einstückigen Leitung erforderlich ist.
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Vorzugsweise ist die Versorgungsleitung und/oder die Masseleitung und/oder der Datenbus durch jeden Sensor hindurchgeführt, bevorzugt jeweils mittels eines Eingangspins und eines Ausgangspins pro Sensor. Insbesondere ist die Versorgungsleitung und/oder die Masseleitung und/oder der Datenbus dadurch in mehrere einzelne Teilstücke unterteilt. Vorzugsweise ist die Versorgungsleitung und/oder der Datenbus derart durch die Sensoren hindurchgeführt, dass eine Spannungsversorgung und/oder ein Datenaustausch weiterhin wie bei einer parallelen Schaltung der Sensoren erfolgt. Das heißt, innerhalb der Sensoren, beispielsweise auf einer Platine jedes Sensors, erfolgt ein Spannungsabgriff so, dass die mit Spannung zu versorgenden Bauelemente aller Sensoren weiterhin parallel in Bezug auf die Steuervorrichtung geschaltet sind. Analog kann der Datenaustausch parallel in Bezug auf die Steuervorrichtung erfolgen. Dadurch können sämtliche Schnittstellen der Sensoren mittels Pins verbunden werden, wodurch ein Anschluss der Sensoren an die Versorgungsleitung und/oder den Datenbus mittels zusätzlicher Verbindungsleitungen und Spleiße nicht erforderlich ist. Je nach Konstruktion der Sensor-Anordnung können sich dadurch Kostenvorteile ergeben.
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Besonders bevorzugt weist die Steuervorrichtung einen nicht-flüchtigen Speicher auf. Alternativ oder zusätzlich weist jeder Sensor einen nicht-flüchtigen Speicher auf. Mittels eines solchen nicht-flüchtigen Speichers können die zugewiesenen geographischen Adressen gespeichert werden, sodass die Prozedur zum Zuweisen nur einmal durchgeführt werden muss, da die geographischen Adressen anschließend aus dem nicht-flüchtigen Speicher ausgelesen werden können. Alternativ können die Steuervorrichtung und/oder sämtliche Sensoren speicherlos, das heißt ohne Speicher, ausgebildet sein. Dadurch kann eine besonders kostengünstige Sensor-Anordnung bereitgestellt werden. In diesem Fall ist die Adressierung vor jedem Betrieb der Sensor-Anordnung erforderlich. Aufgrund der speziellen Konstruktion der Sensoranordnung kann dabei dennoch eine besonders schnelle und ressourcenschonende Adressierung durchgeführt werden.
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Weiterhin führt die Erfindung zu einem Verfahren zur Adressierung von Sensoren einer Sensor-Anordnung. Vorzugsweise handelt es sich bei der Sensor-Anordnung um die oben beschriebene Sensor-Anordnung. Die Sensor-Anordnung weist eine Steuervorrichtung, eine Vielzahl an Sensoren, einen Datenbus, welcher jeden Sensor mit der Steuervorrichtung verbindet, eine Versorgungsleitung, welche jeden Sensor zur Spannungsversorgung mit der Steuervorrichtung verbindet, und eine Adressierleitung, welche jeweils zwei am Datenbus aufeinanderfolgende Sensoren in Serie miteinander verbindet, zur sequenziellen Signalübertragung eines Adressierungssignals zwischen den Sensoren, auf. Um die Sensoren zu adressieren, werden sämtlichen Sensoren nacheinander und ausgehend von einem ersten Sensor am Datenbus basierend auf der sequenziellen Signalübertragung des Adressierungssignals eine individuelle geographische Adresse zugewiesen. Das Verfahren erlaubt somit eine einfache Möglichkeit zur Adressierung der Sensoren, welche bei einem besonders kostengünstigen und hinsichtlich niedriger elektrischer Verluste optimierten Aufbau der Sensor-Anordnung automatisch durchgeführt werden kann.
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Bevorzugt wird das Verfahren zur Adressierung der Sensoren genau einmal, insbesondere bei einer Erstinbetriebnahme der Sensor-Anordnung durchgeführt. Alternativ kann das Verfahren bei jeder Inbetriebnahme der Sensor-Anordnung durchgeführt werden.
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Vorzugsweise wird jede zugewiesene geographische Adresse in einem nicht-flüchtigen Speicher des jeweiligen Sensors und/oder in einem nicht-flüchtigen Speicher der Steuervorrichtung gespeichert. Beispielsweise ist dadurch nur ein einmaliges Adressieren der Sensoren erforderlich. Bei einem Neustart der Sensor-Anordnung können die geometrischen Adressen einfach aus dem/den nicht-flüchtigen Speicher(n) mittels der Steuervorrichtung ausgelesen werden, sodass ein erneutes Adressieren der Sensoren nicht notwendig ist.
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Bevorzugt umfasst das Zuweisen der geographischen Adressen die folgenden Schritte:
- - Ermitteln eines empfangsbereiten Sensors, an welchem das Adressierungssignal anliegt,
- - Zuweisen der geographischen Adresse an den empfangsbereiten Sensor, und
- - Weiterleiten des Adressierungssignals an den nächsten Sensor am Datenbus. Vorzugsweise kann das Adressierungssignal beim Weiterleiten modifiziert werden oder alternativ unverändert bleiben. Bevorzugt erfolgt im Ansprechen auf das Zuweisen der geometrischen Adresse an einen bestimmten Sensor ein Umschalten dieses Sensors vom empfangsbereiten Zustand in einen adressierten Zustand, insbesondere in welchem der Sensor nicht mehr als empfangsbereit für das Adressierungssignal erkannt werden kann. Durch die sequenzielle Signalübertragung des Adressierungssignals zwischen den Sensoren am Datenbus empfangen die Sensoren der Reihe nach das Adressierungssignal. Unter der Annahme, dass die Sensoren entsprechend der Weiterleitung des Adressierungssignals nacheinander am Datenbus angeordnet sind, können die geographischen Adressen entsprechend zugewiesen werden, beispielsweise in aufsteigender Reihenfolge. Das Ermitteln des empfangsbereiten Sensors kann beispielsweise derart erfolgen, dass dieser Sensor erkennt, dass an seinem Adressier-Eingangspin das Adressierungssignal, beispielsweise in Form einer Spannung oder eines speziellen Signaltyps, anliegt. Im Ansprechen auf dieses Erkennen kann der empfangsbereite Sensor ein entsprechendes Signal an die Steuervorrichtung übermitteln. Alternativ kann die Steuervorrichtung beispielsweise einen Abfragebefehl an sämtliche Sensoren senden, ob diese empfangsbereit sind.
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Besonders bevorzugt erfolgt das Zuweisen der geographischen Adresse durch die Steuervorrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann jeder Sensor sich selbst die geographische Adresse zuweisen. Im Falle dass jeder Sensor sich selbst die geographische Adresse zuweist, kann eine besonders einfache Adressierung durchgeführt werden, indem jeder Sensor seine geographische Adresse basierend auf der geographischen Adresse des im Datenbus vorher angeordneten Sensors modifiziert, beispielsweise inkrementiert. Vorzugsweise wird nach dem Zuweisen der geographischen Adresse eine Statusmitteilung der Sensoren an die Steuervorrichtung übermittelt, wodurch die Steuervorrichtung überprüfen kann, ob das Zuweisen der geographischen Adresse erfolgreich war, um ein besonders robustes und zuverlässiges System zu erhalten.
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Vorzugsweise modifiziert, insbesondere inkrementiert, jeder Sensor das Adressierungssignal, insbesondere vor oder beim Weiterleiten des Adressierungssignals an den nächsten Sensor am Datenbus. Dadurch kann eine besonders einfache, und beispielsweise von der Steuervorrichtung unabhängige, Adressierung der Sensoren durchgeführt werden.
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Figurenliste
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren beschrieben. In den Figuren sind funktional gleiche Bauteile jeweils mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet. Dabei zeigt:
- 1 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 eine vereinfachte schematische Ansicht der Sensor-Anordnung der 1 in einem an einem Fahrzeug-Verkleidungsteil verbautem Zustand,
- 3 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 4 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
- 5 eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung 1 eines Fahrzeugs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Sensor-Anordnung 1 umfasst eine Steuervorrichtung 2 und eine Vielzahl an Sensoren 3. Beispielsweise kann die Sensor-Anordnung 1, wie in den Figuren gezeigt, drei Sensoren 3 umfassen. Alternativ ist eine beliebige Anzahl an Sensoren 3 möglich, vorzugsweise zwei, vier, oder sechs Sensoren 3. Die Sensoren 3 sind konstruktiv identisch, also baugleich. Bei den Sensoren 3 handelt es sich um Ultraschallsensoren, welche durch Aussenden und Empfangen von Ultraschallsignalen eine Erkennung von Objekten in der nahen Umgebung des Fahrzeugs zu ermöglichen.
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Die Sensor-Anordnung 1 kann, wie in der 2 vereinfacht schematisch dargestellt, in einem Verkleidungsteil 100 eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs verbaut sein. Die Sensoren 3 sind dabei jeweils an vordefinierten Positionen des Verkleidungsteils 100 angeordnet. Um von den Sensoren 3 erzeugte Sensordaten räumlich zuordnen zu können, also beispielsweise zu unterscheiden, ob bestimmte Sensordaten von dem in Fahrtrichtung A linken Sensor 3 oder von dem rechten Sensor 3 erzeugt wurden, ist eine geographische Adressierung jedes Sensors 3 vor Inbetriebnahme einer Umfelderfassung mittels der Sensor-Anordnung 1 erforderlich.
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Der konstruktive Aufbau der Sensor-Anordnung 1 sowie die Durchführung der Adressierung der Sensoren 3 werden nachfolgend beschrieben.
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Die Sensor-Anordnung 1 umfasst eine Versorgungsleitung 5, eine Masseleitung 50 und einen Datenbus 4, welcher zwei parallele Datenleitungen 41, 42 aufweist. Jede dieser Leitungen ist als einstückige Leitung ausgebildet, welche jeweils alle Sensoren 3 in paralleler Schaltung mit der Steuervorrichtung 2 verbindet.
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Zur Verbindung mit der Versorgungsleitung 5 weist jeder Sensor 3 ein Verbindungselement 51 in Form eines kurzen Leitungsstücks und einen Versorgungs-Eingangspin 52 auf. Analog weist jeder Sensor 3 zur Verbindung mit den Datenleitungen 41, 42 des Datenbusses 4 zwei Verbindungselemente 45 in Form kurzer Leitungsstücke und zwei Daten-Ausgangspins 43 auf.
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Zudem weist die Sensor-Anordnung 1 eine Adressierleitung 6 auf, mittels welcher jeweils zwei am Datenbus 4 aufeinanderfolgende Sensoren 3 in Serie miteinander verbunden sind. Hierfür weist jeder Sensor 3 einen Adressier-Eingangspin 62 und einen Adressier-Ausgangspin 63 auf, zur Verbindung mit der Adressierleitung 6. Die Verkabelung bezüglich der Adressierleitung 6 kann beispielsweise als „Daisy Chain“ angesehen werden.
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Jeder Sensor 3 weist eine Schaltvorrichtung 7 auf, welche im ersten Ausführungsbeispiel als einfacher Schalter, beispielsweise ein n-Kanal-MOS-FET, ausgebildet ist. Die Schaltvorrichtung 7 befindet sich dabei zwischen Adressier-Eingangspin 62 und Adressier-Ausgangspin 63. Um ein Adressierungssignal in der Adressierleitung 6 weiterzuleiten, muss daher die Schaltvorrichtung 7 entsprechend betätigt, insbesondere geschlossen, werden. Dadurch erfolgt eine sequenzielle Signalübertragung des Adressierungssignals entlang der nacheinander am Datenbus 4 angeordneten Sensoren 3.
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Im ersten Ausführungsbeispiel in der 1 ist der Adressier-Eingangspin 63 des am Datenbus 4 ersten Sensors 3, also demjenigen Sensor 3, welcher am nächsten zur Steuervorrichtung 2 angeordnet ist, mit der Versorgungsleitung 5 verbunden.
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Die geographische Adressierung der Sensoren erfolgt dabei basierend auf der sequenziellen Übertragung des Adressierungssignals in der Adressierleitung 6, wie nachfolgend beschrieben.
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Vor dem Beginn des Verfahrens zur Adressierung der Sensoren 3 sind sämtliche Schaltvorrichtungen 7 geöffnet, sodass die Adressierleitung 6 jeweils unterbrochen ist.
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Zu Beginn erkennt der erste Sensor 3, dass an dessen Adressier-Eingangspin 63 das Adressierungssignal in Form der Versorgungsspannung anliegt. Der erste Sensor 3 wird dadurch als „empfangsbereit“ definiert, wobei alle anderen Sensoren 3 nicht empfangsbereit sind. Die Steuervorrichtung 2 sendet gleichzeitig Signale an alle Sensoren 3 aus mit einer ersten geographischen Adresse, welche insbesondere charakteristisch für die erste Position am Datenbus 4 ist. Der empfangsbereite erste Sensor 3 kann dabei die erste geographische Adresse empfangen, wobei alle anderen Sensoren 3 nicht empfangsbereit für die erste geographische Adresse sind. Der erste Sensor kann anschließen den erfolgreichen Empfang an die Steuervorrichtung 2 rückmelden.
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Im Ansprechen darauf schließt der erste Sensor 3 seine Schaltvorrichtung 7, wobei das Schließen entweder selbsttätig oder durch einen Befehl von der Steuervorrichtung 2 erfolgen kann. Damit ermöglicht der erste Sensor 3, dass das Adressierungssignal an den zweiten Sensor 3 entlang des Datenbusses 4 weitergeleitet wird. Zudem wird gleichzeitig der erfolgreich geographisch adressierte erste Sensor 3 in einen nicht empfangsbereiten Zustand versetzt, und die Steuervorrichtung 2 sendet basierend auf der Rückmeldung der Vergabe der ersten geographischen Adresse eine zweite geographische Adresse an alle Sensoren.
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Anschließend erkennt der zweite Sensor 3, das an dessen Adressier-Eingangspin 63 das Adressierungssignal in Form der Versorgungsspannung anliegt, und das beschriebene Procedere wird erneut durchgeführt, so lange, bis alle Sensoren 3 geographisch adressiert sind.
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Das heißt, mittels des sequenziellen Durchschaltens des Adressierungssignals auf der Adressierleitung 6, werden die Sensoren 3 am Datenbus 4 nacheinander durchgeschaltet. Dadurch kann jedem Sensor 3 separat und entsprechend der Topologie der Verkabelung der Sensoranordnung 1 eine individuelle geographische Adresse zugewiesen werden. Anhand dieser geographischen Adressen kann der Einbauort jedes Sensors 3 von der Steuervorrichtung 2 eindeutig identifiziert werden.
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Die Sensor-Anordnung 1 und das Verfahren zur Adressierung zeichnen sich dabei durch besonders einfachen und kostengünstigen Aufbau und Durchführbarkeit aus. Ein besonderer Vorteil ist, dass bei paralleler Spannungsversorgung sämtlicher Sensoren 3 dennoch eine Verkettung der Sensoren 3 vorliegt, welche erlaubt, die relativen Positionen aller Sensoren 3 zueinander zu ermitteln. Dadurch, dass die Spannungsversorgung parallel erfolgt, können sämtliche Sensoren 3 mit derselben Betriebsspannung versorgt werden. Somit ist eine Erweiterung der Sensor-Anordnung 1 um eine beliebige Anzahl an Sensoren 3 möglich, wobei stets sämtliche Sensoren 3 mit einfachen und kostengünstigen apparativen Aufbau der Sensor-Anordnung 1 mit derselben Spannung versorgt werden können.
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Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele und Abwandlungen des Verfahrens zur Adressierung werden nachfolgend in Bezug auf die 3 bis 5 beschrieben.
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3 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1, mit dem Unterschied, dass die Adressierleitung 6 nicht mit der Versorgungsleitung 5 verbunden ist, sondern mit der Steuervorrichtung 2. Dadurch kann das Adressierungssignal direkt von der Steuervorrichtung 2 ausgegeben werden.
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Die Steuervorrichtung 2 kann dabei alternativ zu einem einfachen konstanten Spannungssignal ein komplexeres Adressierungssignal erzeugen. Vorzugsweise erzeugt die Steuervorrichtung 2 dabei ein Taktsignal in der Adressierleitung 6, mittels welchem die Sensoren 3 miteinander und/oder mit der Steuervorrichtung 2 synchronisiert werden können. Dadurch können sich weitere Vorteile ergeben, wie eine sichere und störungsfreie Datenkommunikation auf dem Datenbus 4. Zudem können Laufzeiten und Kreuzechos der von den Sensoren 3 ausgesendeten Ultraschallsignale sehr genau gemessen werden. Ferner können zusätzliche Taktgeneratoren in den Sensoren 3 entfallen, wodurch weitere Kosten gespart werden können.
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4 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung 1 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel der 1, mit dem Unterschied einer alternativen Schaltvorrichtung 7. Die Schaltvorrichtung 7 ist im dritten Ausführungsbeispiel eine komplexe Logikeinheit, welche mehrere unterschiedliche Signale erzeugen kann. Zudem ist der Adressier-Eingangspin 62 des ersten Sensors 3 offen, also unverkabelt.
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Der erste Sensor 3 kann dabei den offenen Zustand seines Adressier-Eingangspin 62 erkennen, und sich basierend darauf die erste geographische Adresse, beispielsweise die Adresse „1“, selbst zuweisen. Anschließend und basierend darauf kann die Schaltvorrichtung 7 des ersten Sensors 1 als Adressierungssignal einen einzelnen Impuls 60 in der Adressierleitung 6 erzeugen, welcher vom nachfolgenden zweiten Sensor 3 empfangen wird. Der zweite Sensor 3 erfasst den einzelnen Impuls 60, erkennt anhand dieses einzelnen Impulses 60, dass die erste geographische Adresse bereits vergeben ist, und weist sich selbst die nächste, zweite geographische Adresse, beispielsweise die Adresse „2“, zu. Anschließend modifiziert die Schaltvorrichtung 7 das Adressierungssignal, beispielsweise indem dieses inkrementiert wird und übermittelt das modifizierte Adressierungssignal an den nächsten Sensor 3. diese Schritte werden entsprechend wiederholt, bis sämtliche Sensoren 3 geometrisch adressiert sind.
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5 zeigt eine vereinfachte schematische Ansicht einer Sensor-Anordnung 1 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das vierte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem zweiten Ausführungsbeispiel der 3 mit einer alternativen Verkabelung der Sensoren. Im vierten Ausführungsbeispiel der 5 sind die Versorgungsleitung 5, die Masseleitung 50 sowie die beiden Datenleitungen 41, 42 des Datenbusses 4 jeweils durch jeden Sensor 3 durchgeführt. Dabei weist jeder Sensor 3 zwei Pins, nämlich pro Leitung 5, 6, 41, 42, 50 einen Eingangspin 52, 56, 62, 43 und einen Ausgangspin 53, 57, 63, 44 auf. Innerhalb der Sensoren 3, beispielsweise auf einer Platine jedes Sensors 3, erfolgt dabei nach wie vor ein Spannungsabgriff derart, dass die mit Spannung zu versorgenden Bauelemente aller Sensoren 3 parallel in Bezug auf die Steuervorrichtung 2 geschaltet sind. Analog kann der Datenaustausch weiterhin parallel in Bezug auf die Steuervorrichtung 2 erfolgen. Mit einer solchen Konstruktion können Verbindungsleitungen und Verzweigungsstellen an den Leitungen, die „Spleiße“, eingespart werden.
